Un team di ricercatori dell'Università di Leicester e del G2ELab-CNRS francese di Grenoble ha osservato per la prima volta la crescita di nanoparticelle libere nel gas elio in un processo simile alla decaffeinizzazione del caffè, fornendo nuove informazioni sulla struttura delle nanoparticelle.

Le nanoparticelle hanno una superficie molto ampia rispetto al loro volume e sono spesso in grado di reagire molto rapidamente. Questo li rende utili come catalizzatori nelle reazioni chimiche e sono spesso utilizzati nelle attrezzature sportive, abbigliamento e creme solari.

In un articolo pubblicato da Journal of Physical Chemistry Letters e finanziato dalla Royal Society, Il Trust Leverhulme, il British Council e CONACYT, i team del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Leicester e del CNRS di Grenoble hanno misurato il modo in cui gli ioni di elio si raggruppano con atomi di elio neutri e crescono in nanoparticelle.

Durante lo studio hanno esaminato come gli ioni di elio si spostano attraverso una cellula piena di atomi di elio. Quando la pressione dell'elio è stata aumentata, i ricercatori hanno osservato una diminuzione della mobilità degli ioni.

Dr Klaus von Haeften del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Leicester, che ha ricevuto una Visiting Professorship dall'Università Joseph Fourier, ha detto:"Abbiamo concluso che l'aumento della pressione ha costretto sempre più atomi di elio a legarsi gradualmente agli ioni, fino a quando i cluster sono cresciuti in particelle di dimensioni nanometriche. Questo processo è continuato fino a quando le nanoparticelle hanno raggiunto la dimensione massima possibile che dipendeva anche dalla temperatura.

"È stato riscontrato che un ulteriore aumento della pressione riduce le dimensioni, che abbiamo interpretato come compressione. Questi cambiamenti di dimensione potrebbero quindi essere seguiti in grande dettaglio. Per pressioni basse e moderate la dimensione è cambiata piuttosto rapidamente mentre nella regione di alta pressione i cambiamenti sono stati lenti."

Analizzando la velocità con cui il volume delle particelle è cambiato con la pressione, i ricercatori sono stati in grado di studiare la struttura delle nanoparticelle.

Nelly Bonifaci del G2ELab-CNRS ha dichiarato:"A pressioni basse e moderate le nanoparticelle erano molto più morbide dell'elio solido e abbiamo concluso che devono essere liquide. Ad alte pressioni sono diventate progressivamente più dure e alla fine solide".

Il dott. von Haeften ha aggiunto:"Scegliendo l'elio siamo stati in grado di studiare un sistema della massima purezza possibile e i nostri risultati sono quindi molto precisi. Processi simili si verificano nella decaffeinizzazione del caffè in anidride carbonica ad alta pressione, nel lavaggio a secco e nella produzione chimica. In tutti questi processi crescono le nanoparticelle. Conoscendo le loro dimensioni possiamo comprendere molto meglio questi processi e migliorarli".

Questa è la prima volta che i ricercatori sono stati in grado di osservare la crescita di nanoparticelle libere in un'ampia gamma di pressioni nell'elio gassoso.

Frédéric Aitken del G2ELab-CNRS ha aggiunto:"Il nostro lavoro è un importante punto di riferimento per la ricerca sulla formazione e la dimensione delle nanoparticelle".